Номер 16, страница 73, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава II. Динамика. Параграф 6. Три закона Ньютона - номер 16, страница 73.

Условие.

16. Изобразите примерную траекторию движения тела, брошенного под углом к горизонту. Укажите направление скорости, ускорения и равнодействующей сил, приложенных к телу в верхней точке траектории. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

Решение 2.

Решение

Движение тела, брошенного под углом к горизонту, при пренебрежении сопротивлением воздуха представляет собой параболическую траекторию. Это происходит потому, что движение можно разложить на два независимых: равномерное по горизонтали и равноускоренное по вертикали под действием силы тяжести.

На рисунке ниже изображена примерная траектория движения тела (синяя кривая). Точка A — это верхняя точка траектории. В этой точке показаны направления векторов: скорости $\vec{v}$ (зеленый), ускорения $\vec{a}$ (фиолетовый) и равнодействующей силы $\vec{F}$ (оранжевый).

Ниже указаны направления векторов в верхней точке траектории A.

Направление скорости

В верхней точке траектории вертикальная составляющая скорости на мгновение становится равной нулю ($v_y=0$). Горизонтальная составляющая скорости $v_x$ остается постоянной в течение всего полета. Таким образом, вектор полной скорости $\vec{v}$ в этой точке направлен строго горизонтально, по касательной к траектории.

Ответ: Вектор скорости $\vec{v}$ направлен горизонтально в сторону движения.

Направление ускорения

Единственная сила, действующая на тело (при пренебрежении сопротивлением воздуха), — это сила тяжести. Она сообщает телу постоянное ускорение свободного падения $\vec{g}$. Этот вектор всегда направлен вертикально вниз, в любой точке траектории, включая верхнюю.

Ответ: Вектор ускорения $\vec{a}$ направлен вертикально вниз ($\vec{a}=\vec{g}$).

Направление равнодействующей сил

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сил $\vec{F}_{res}$ связана с ускорением соотношением $\vec{F}_{res} = m\vec{a}$. Поскольку ускорение $\vec{a} = \vec{g}$, равнодействующая сила равна силе тяжести $\vec{F}_{res} = m\vec{g}$ и направлена туда же, куда и ускорение, то есть вертикально вниз.

Ответ: Вектор равнодействующей сил $\vec{F}_{res}$ направлен вертикально вниз.